Compressibilidade e Teoria do adensamento. Mecânica de Solos Prof. Fabio Tonin

Transcrição

1 Compressibilidade e Teoria do adensamento Mecânica de Solos Prof. Fabio Tonin

2 Compressibilidade É a diminuição do volume sob a ação de cargas aplicadas. É uma característica que todos os materiais possuem de se deformarem quando submetidos a forças externas.

3 Adensamento Todos os materiais sofrem deformações quando estão sujeitos a esforços. A deformação na maioria dos solos (mesmo sob pequenas cargas) é bem maior que a dos materiais estruturais (aço, concreto), podendo ser produzida imediatamente ou ao longo do tempo.

4 No solo podem ocorrer deformações de volume (compressão) de forma (distorção) COMPRESSÃO: processo pelo qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, varia de volume mantendo sua forma constante. DISTORÇÃO: processo pelo qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, o solo muda de forma mantendo seu volume constante. 4

5 Adensamento O ensaio de adensamento é particularmente importante para argilas e solos problemáticos.

6 Processo de adensamento Variação de volume das partículas sólidas é desprezível. A variação de volume do solo é resultante da variação de volume dos vazios.

7 Processo de adensamento Portanto... a compressibilidade dos solos só é possível devido a grande porcentagem de vazios em seu interior. Índice de Vazios e = Vv/Vs

8 Processo de adensamento A diminuição do índice de vazios e a quebra de estruturas sólidas, em função da aplicação de cargas, geram redução de volume e assim uma estrutura mais densa.

9 Modelo mecânico de Terzaghi

10 Modelo mecânico de Terzaghi

11 Modelo mecânico de Terzaghi

12 Modelo mecânico de Terzaghi Nos solos, o fenômeno comporta-se de modo similar: o recalque total depende da rigidez da estrutura do solo, da espessura da camada e do incremento de carga vertical; o tempo de dissipação da pressão neutra depende da permeabilidade do solo e das condições de drenagem que há nos contornos da camada

13 Modelo mecânico de Terzaghi Obs: Os solos continuam apresentando alguma variação de volume, mesmo após o final do que se denomina adensamento primário (e que corresponde à analogia de Terzaghi). Há saída de água mesmo com poro-pressão praticamente nula.

14 Teoria de adensamento de Terzaghi Considerações solo homogêneo e saturado; partículas sólidas e a água contida nos vazios do solo são incompressíveis; compressão (deformação) e drenagem unidimensionais (vertical); propriedades do solo permanecem constante; lei de Darcy é verdadeira; há linearidade entre a variação do índice de vazios e as tensões aplicadas.

15 O adensamento é o fenômeno pelo qual os recalques ocorrem com expulsão da água dos vazios. para projetar uma construção, deve-se prever os recalques a que esta estará sujeita para definir o tipo de fundação e até mesmo o sistema estrutural a ser adotado.

16 Para estimar a ordem de grandeza dos recalques por adensamento, deve-se: realizar o reconhecimento do subsolo (espessura, posição e natureza das camadas, localização dos níveis d água); conhecer a distribuição de tensões produzidas; determinar propriedades e características de adensamento dos tipos de solos existentes no local ENSAIO DE ADENSAMENTO.

17 Ensaio de Adensamento Unidimensional Ou ensaio de compressão oedométrica; NBR ou MB-3336; 17

18 Ensaio de Adensamento Unidimensional Consiste na compressão do solo contido dentro de um molde que impede qualquer deformação lateral. simula o comportamento do solo quando ele é comprimido pela ação do peso de novas camadas de solo, construção de aterros ou outras cargas externas.

19 Ensaio de Adensamento Unidimensional No ensaio deve-se utilizar amostra indeformada ou compactada, conservando os seguintes parâmetros: o índice de vazios; a umidade; a estrutura do solo. 19

20 Ensaio de Adensamento Unidimensional 20

21 Ensaio de Adensamento Unidimensional A amostra é moldada dentro de um anel metálico ( 5 a 12 cm de diâmetro) e confinada no topo e na base por pedras porosas que permitem a saída de água. 21

22 Ensaio de Adensamento Unidimensional Sobre a pedra superior coloca-se uma placa rígida de aço pela qual aplica-se as cargas. o anel metálico impede as deformações laterais do corpo de prova, permitindo que ocorra apenas o adensamento vertical.

23 Ensaio de Adensamento Unidimensional O carregamento é feito por etapas. Para cada carga aplicada, registra-se a deformação em diversos intervalos de tempo, até a sua estabilização.

24 Ensaio de Adensamento Unidimensional O processo de adensamento consiste em: aplicação da carga com conseqüente expulsão da água dos poros através das pedras porosas; medida das deformações geradas através de um extensômetro e da variação da altura ao longo do tempo; aplicação de um novo acréscimo de carga (geralmente, o dobro da carga anterior), realização de novas leituras ao longo do tempo e assim por diante.

25 Curva de Compressão Em qualquer leitura tem-se: e h h s 1 e = índice de vazios h = altura do corpo de prova h s = altura de sólidos h s 1 h o e o h o = altura inicial do corpo de prova e o = índice de vazios inicial Como resultado do ensaio tem-se pares de valores de carga aplicada versus índice de vazios correspondente à deformação final de cada estágio.

26 Curva de Compressão Índice de vazios Tensão vertical (kpa) (esc. log) 1. trecho de recompressão 2. trecho virgem 3. descompressão

27 Curva de Compressão Quando o corpo de prova é carregado podem ocorrem três processos: (re)compressão inicial adensamento primário adensamento secundário

28 Curva de Compressão (re)compressão inicial: pequena deformação inicial que tem caráter elástico adensamento primário: variação de volume mais pronunciada causada por deformações elástica e plásticas (i.e., irrecuperáveis) adensamento secundário: para valores elevados no adensamento primário observa-se a ocorrência de uma deformação residual lenta com expulsão de água dos vazios com gradientes bem mais baixos.

29 Curva de Adensamento Representa a consolidação do solo com o passar do tempo. É obtida para cada estágio de carregamento do ensaio de adensamento. O formato pode ser ajustado pela Teoria de Adensamento de Terzaghi.

30 Curva de Adensamento À partir da curva de adensamento se obtêm o coeficiente de adensamento, a partir do qual pode-se calcular a velocidade com que os recalques ocorrem.

31 Curva de Adensamento Não confundir curva de compressão com curva de adensamento curva de compressão: magnitude dos recalques curva de adensamento: velocidade dos recalques

32 Curva de Adensamento Índice de vazios 1 2 Tempo (esc. log) 1. Adensamento primário 2. Adensamento secundário

33 Curva de Adensamento Observa-se que o início da curva de adensamento obtida em laboratório não coincide exatamente com a curva teórica; deve-se fazer um ajuste da curva de laboratório para obter o 0% de recalque por adensamento primário;

34 Curva de Adensamento Da mesma forma, é necessário determinar quando ocorre o 100% do adensamento primário, sendo que deste ponto em diante tem-se o adensamento secundário;

35 Curva de Adensamento Os métodos normalmente utilizados para realizar esta correção são propostos por: Casagrande Taylor